УДК 66.021.2.063.8

Программное решение оптимизации технологического производства алкилирования бензолов олефинами

Software solution optimization of technology of production of benzene alkylation with olefins 

Автор: Семченко Дмитрий Сергеевич - студент группы М14-РТ, Нижегородский государственный технический университет имени Р.Е.Алексеева

Author: Semchenko Dmitry Sergeevich - student, group m-14-RT, Nizhny Novgorod state technical University named after R. E. Alekseev

 Аннотация: В данной статье рассматривается описание предлагаемого программного решения, реализующего математическую модель процесса с целью нахождения пяти оптимальных расходов олефинов для повышения степени конверсии в реакторе.

Annotation: This article examines the description of the proposed software solution that implements a mathematical model of the process in order to find the best five-olefins costs to increase the degree of conversion in the reactor.

Ключевые слова: алкилирование, метод Розенброка, оптимизация, олефины, программное решение, алкилбензол, реактор, технологический процесс

The keywords: alkylation, Rosenbrock method, optimal consumption, olefins, software solution, alkylbenzene, reactor

Алкилирование представляет собой процесс введения в различные химические соединения алкильных групп. Алкилирование производят алкилгалогенидами, эфирами неорганических кислот, олефинами и др.

Алкилирование бензола - одно из важнейших направлений применения высших олефинов в промышленности основного органического синтеза. Высшие алкилбензолы служат исходным сырьем для получения большой группы ПАВ бытового и технического назначения, присадок к маслам и топливам, синтетических смазочных масел и т. д. Оптимизация процесса алкилирования должна обеспечить наиболее экономичный способ достижения высокого качества алкилбензола. Это возможно при достижении максимальной степени конверсии исходных олефинов в алкилбензол путем изменения во времени расхода олефинов.

До настоящего времени дозирование олефинов в реактор осуществлялось без использования регулятора расхода. О количестве необходимых олефинов судили по прекращению возрастания температуры реакционной смеси. В ходе протекания реакции с помощью датчиков температуры делали замеры температуры и как только величина температуры прекращала расти (достигала значений 55 ⁰С – 60 ⁰С) процесс прекращали. При этом подача олефинов в реактор была не оптимальной, и они расходовались не полностью. [1]

Для оптимизации технологического процесса было создано программное решение. Программа для определения пяти оптимальных расходов разработана в виде макроса приложения Microsoft Excel на языке VBA.

Значения оптимальных расходов определяются на основании метода Розенброка по степени конверсии олефинов в алкилбензол. Данный метод основан на нахождении максимизирующей функции, в данном случае степени конверсии олефинов. [2]

Общий вид окна ввода/вывода данных при реализации программы определения оптимальных расходов олефинов представлен в табличном виде. Значения, использующиеся в программе, берутся из соответствующих ячеек таблицы. Общий вид окна ввода/вывода для оптимизации процесса алкилирования бензола представлен в (табл. 1).

Таблица 1. Определение оптимальных расходов олефинов

В левой части таблицы представлены данные, являющиеся исходными, которые одинаковы для каждой из реализаций процесса алкилирования:

1.Число неизвестных параметров – определяет количество искомых значений расхода (5);

2.Число функциональных ограничений – количество параметров в системе, для которых устанавливаются максимальные и минимальные границы: производительность, температура процесса, концентрация непрореагировавших олефинов в готовом продукте;

3.Точность – необходимая точность определения искомых параметров (0,0001);

4.Стартовые значения переменных – значения расхода, задающиеся вручную, являются приблизительными;

5.Границы поиска – определяют границы, в которых должны находиться следующие параметры:

5.1 Первое значение расхода;

5.2 Второе значение расхода;

5.3 Третье значение расхода;

5.4 Четвертое значение расхода;

5.5 Пятое значение расхода;

5.6 Производительность значение расхода;

5.7 Концентрация олефинов;

5.8 Температура процесса;

В правой части таблицы представлено решение задачи оптимизации методом Розенброка:

1.Рассчитаный критерий оптимизации;

2.Оптимальные значения расходов, рассчитанные программно;

3.Производительность установки;

4.Концентрация непрореагировавших олефинов;

5.Температура процесса.

В левой части таблицы расположена кнопка ПУСК, предназначенная для запуска расчета по методу Розенброка на основании данных, внесенных в таблицу.Данное программное решение поможет реализовать метод по нахождению оптимальных расходов олефинов, что приведет к положительному экономическому эффекту.

Список используемой литературы:

1.Мончарж Э.М., Прокопчук Е.Л. Автоматизация периодических технологических процессов – Н.Новгород: Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева, 2012. – 112с.;

2.Розенборк Х., Стори С. Методы оптимизации для инженеров-химиков – М.: Мир, 1969. – 245с.